2달 전

EEG 기반 감정 인식을 위한 정규화된 그래프 신경망의 활용

Peixiang Zhong; Di Wang; Chunyan Miao
EEG 기반 감정 인식을 위한 정규화된 그래프 신경망의 활용
초록

전기생리신호 측정법(EEG)은 전극을 통해 뇌의 다양한 영역에서 발생하는 신경세포 활동을 측정합니다. 기존의 EEG 기반 감정 인식 연구 대부분은 EEG 채널의 위상 구조를 충분히 활용하지 못하고 있습니다. 본 논문에서는 EEG 기반 감정 인식을 위해 규제화된 그래프 신경망(RGNN, Regularized Graph Neural Network)을 제안합니다. RGNN은 뇌의 다양한 영역 간의 생물학적 위상을 고려하여, 서로 다른 EEG 채널 간의 국소적 및 전역적 관계를 포착합니다. 특히, 그래프 신경망에서 인접 행렬을 사용하여 EEG 신호의 채널 간 관계를 모델링하는데, 이때 인접 행렬의 연결성과 희소성은 인간 뇌 조직에 대한 신경과학 이론에서 영감을 받았습니다. 또한, 우리는 주제 간 EEG 변동성을 더 잘 처리하기 위한 노드별 도메인 적대 훈련(NodeDAT)과 노이즈 라벨을 다루기 위한 감정 인식 분포 학습(EmotionDL)이라는 두 가지 규제 방법을 제안합니다. SEED와 SEED-IV라는 두 개의 공개 데이터셋에 대한 광범위한 실험 결과는 대부분의 실험 조건에서 우리 모델이 최신 모델들보다 우수한 성능을 보임을 입증하였습니다. 더욱이, 제거 실험(ablation study) 결과는 제안된 인접 행렬과 두 가지 규제 방법이 우리의 RGNN 모델 성능에 일관되고 유의미한 개선 효과를 미치는 것을 보여주었습니다. 마지막으로, 뉴로나 활동에 대한 조사 결과는 EEG 기반 감정 인식에 중요한 역할을 하는 뇌 영역과 채널 간 관계를 밝혔습니다.

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